JPH0625708A - 粉末成形体の製造方法 - Google Patents

粉末成形体の製造方法

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JPH0625708A
JPH0625708A JP18387492A JP18387492A JPH0625708A JP H0625708 A JPH0625708 A JP H0625708A JP 18387492 A JP18387492 A JP 18387492A JP 18387492 A JP18387492 A JP 18387492A JP H0625708 A JPH0625708 A JP H0625708A
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JP
Japan
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powder
sintering
compact
metal powder
slurry
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Pending
Application number
JP18387492A
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English (en)
Inventor
Michio Kiguchi
三知男 木口
Toshiya Moriyama
俊哉 森山
Shinichi Kushida
慎一 串田
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉末成形体の焼結時の割れを防止する。 【構成】 焼結用金属粉末と有機バインダーと水又は有
機溶剤とが混合されたスラリーを成形型に注入加圧し、
スラリー中の液分を脱液すると共に加圧時に同時に気化
消失させて粉末同士を接触させると共にバインダーを介
して固形化した粉末成形体を得、該粉末成形体を焼結し
た後、焼結体の空孔部に金属溶湯を溶浸させる方法にお
いて、前記焼結用金属粉末に粒径50μm 以下の粉末が2
%以下となるような粒度分布を持つ金属粗粉末に、粒径
が0.5 〜20μm の焼結用金属微粉末を6 〜12Wt%添加
した混合粉を使用すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、焼結用の粉末成形体を
製造する方法に関し、粉末スラリーを目的の形状或いは
後工程の収縮を見込んだ相似形状に成形し、これを焼結
して各種の機械部品・金型などを作る分野に適用され
る。
【0002】
【従来の技術】出願人は、特願平3-84201 号において開
示したように、低容量のプレスで焼結用金属粉末の成形
が可能で、高強度を有し、高精度な平滑表面、高熱伝導
性を有する焼結溶浸金型の製造方法を提案した。この方
法は、図1に示すように、製造金型と相似形状の転写面
5Aを有する反転モデル5 を成形型1 内に収納し、焼結用
金属粉末に有機バインダーおよび水 (又は有機溶剤) を
添加混合したスラリー7を前記成形型1 に注入加圧し、
スラリー7 中の液分を成形型1 に設けた微小なスリット
3 から排出することによって、粉末同士が接触しかつ有
機バインダーを介して固形化した金属粉末成形体を製作
し、次に該成形体を成形型より取り出して焼結した後、
該焼結体よりも低融点の金属材料Cu,Cu合金を同焼
結体に溶浸する方法である。この製造方法の工程を図2
に示す。
【0003】この方法では、特に焼結用金属粉末を有す
るスラリーが流動性に富んでいる為1000Kgf/cm2以下の
低圧でも容易に複雑形状に成形できる利点がある。又、
この方法で使用する金属粉末は、粒径50μm 以下の粉末
が2%以下となるような粒度分布を持つ金属粉末であ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記の従来技術におい
て、製作された金属粉末成形体は、成形型より取り出し
て焼結して焼結体となすのであるが、前記金属粉末成形
体の肉厚が厚くなるにつれて焼結処理時に割れが発生
し、所望する製品の製造が不可能となることがある。
【0005】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたもので焼結時の割れを防止するため、焼結処理
を行う粉末成形体のミクロ・内部クラックを減少させる
方法を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本発明の製造方法は、焼結用金属粉末と有機
バインダーと水又は有機溶剤とが混合されたスラリーを
成形型に注入加圧し、スラリー中の液分を脱液すると共
に加圧時に同時に気化消失させて粉末同士を接触させる
と共にバインダーを介して固形化した粉末成形体を得、
該粉末成形体を焼結した後、焼結体の空孔部に金属溶湯
を溶浸させる方法において、前記焼結用金属粉末に粒径
50μm 以下の粉末が2%以下となるような粒度分布を持
つ金属粗粉末に、粒径が0.5 〜20μm の焼結用金属微粉
末を6 〜12Wt%添加した混合粉を使用することを発明
の構成とするものである。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を最終製品である金型
を製造するまでの工程を含めて説明する。まず、本発明
に使用するスラリーについて説明する。スラリーは、焼
結用金属粉末と有機バインダーと水又はアルコール等の
有機溶剤とが混合されて成形されたものである。
【0008】焼結用金属粉末として、例えばCを0.6 〜
1.0 Wt%含有した炭素鋼、ステンレス鋼等のFe合金
粉末を用いる。このさい、本発明では特に焼結用金属粉
末に粒径50μm 以下の粉末が2%以下となるような粒度
分布を持つ金属粗粉末に粒径が0.5 〜20μm の焼結用金
属微粉末を6 〜12Wt%添加した混合粉を使用するので
ある。
【0009】本発明では上記粗粉末に粒径0.5 〜20μm
の焼結用金属微粉末を添加する事によって成形体密度を
上昇させ、同時にバインダーの介する粉末接点数も増加
させる。かかる効果によって、成形体の強度は向上し、
成形時のミクロ・内部クラックを減少させ、焼結時のク
ラック伸展を防止する事が可能となる。焼結用金属微粉
末の添加割合が6 Wt%未満であると従来技術で発生し
ていた焼結時のクラックが発生する。
【0010】しかし、焼結用金属微粉末の添加割合が12
Wt%以上になると成形時にバインダー気化消失時に発
生する内圧による層状の割れ (ラミネーション) が発生
する。 以上より、焼結用金属粉末として粒度分布が粒
径50μm 以下の粉末が2%以下の粗粉末に粒径0.5 〜20
μm の焼結用金属微粉末を6 〜12Wt%添加する事によ
って、成形時に発生するミクロ・内部クラックを減少さ
せる事によって焼結時の割れ発生を防止する事が可能で
ある。
【0011】次に粉末に添加される有機バインダーとし
ては、スラリー液分である水又は有機溶剤に溶けるも
の、例えば、アクリル樹脂系、酢酸セルロース系、熱硬
化性樹脂系のものを使用することができ、アクリル樹脂
系バインダーの具体例として商品名「バインドセラムW
A320 」 (三井東圧化学製) を例示することができる。
スラリーの組成は、使用する焼結用金属粉末の粒径によ
っても異なるが、概ね、金属粉末100 重量部に対してバ
インダー4 〜8 重量部、水もしくは有機溶剤1〜2 重量
部程度であることが好ましい。
【0012】次に、本発明に使用する成形型の1例につ
いて説明する。成形型は焼結用金属粉末の平均粒子径を
d としたとき、スリットの幅Sが10μm ≦S≦3dとされ
た線状のスリットが形成されたものを使用することが好
ましい。型の材質としては、通常の金型材を使用すれば
よく、特殊な材料は不要である。スリット幅Sを10μm
以上とするのは、10μm 未満のスリットを形成すること
は、通常の工業的機械的加工手段では困難であり、また
コスト高の要因となるからである。一方、Sを3d以下に
制限されるのは、3dを越えると金属粉末がスリットから
流出し成形困難または、成形不可能になるからである。
【0013】成形型の具体例を図1に示す。成形型1
は、外枠4 の内部底面に、製品相似形状の転写面5Aを有
する反転モデル5 が設けられ、外枠4 の上部開口には加
圧プランジャ6 が嵌合されている。更に、外枠4 は縦方
向に適宜分割されており、対向する分割面相互間にスリ
ット幅Sを10μm ≦S≦3dとされたスリット3 が形成さ
れ、また、加圧プランジャ6 および反転モデル5 と外枠
4 の型面との間にも同様寸法の間隙3Aが形成され、スリ
ット3 は、成形室から見れば線状となっている。
【0014】なお、図1において、7 はスラリーであ
り、反転モデル5 を仕込んだ成形室に注入充填されてい
る。また、8 はヒーターであり、必要に応じて設けられ
る。次に、焼結溶浸金型の製造プロセスの概略を説明す
る。製品図面から反転モデル5 を別途製作し、反転モデ
ル5 はこれを成形型1 における外枠4 の底部に装設す
る。
【0015】一方、混合、混練、脱泡処理して、調整さ
れたスラリーを成形型1 内に注型し、加圧プランジャ6
により、加圧押込み、スラリー7 を加圧する。20〜1000
Kgf/cm2の加圧により、スラリー中の液分は成形型1 側
のスリット3 から排出される。スラリー中の粉末同士が
接触するまで加圧脱液されると、粉末同士は粒子間に存
在するバインダーを含んだ溶媒を介して固形化され、反
転モデル5 の表面形状を転写した粉末成形体が形成され
る。
【0016】この粉末成形体を成形型1 より脱型後、乾
燥、焼結処理を行なう。その後、Cu−5 %Fe−5 %
Mn板を焼結体の下に置いて、加熱炉等で1100℃以 上
で加熱処理すると、焼結体の空孔内に含浸され、気孔を
封孔して凝固され、高密度の焼結体となる。なお、溶浸
材としてはCu−Fe−Mn合金において、Fe4 〜5
%、Mn4〜5 %の合金材を使用することができる。
【0017】次に本発明の粉末成形体の具体的実施例を
掲げて説明する。 (1) 表1において試料No.1〜7 に示した各種焼結用粉末
を用いて所要のスラリーを調整した。スラリーの配合
は、粉末100 重量部に対して「バインドセラムWA320
(三井東圧化学製) 」を粉末に応じてスラリー状を呈す
るように調整した (粉末:バインダー 100:8) 。 (2) 前記調整スラリーを図1に示した成形型1 (240φ×
150T) に注入し、加圧プランジャにより20Kgf/cm2で加
圧した。さらに20Kgf/cm2に圧力を保持した状態で型全
体を100 ℃に加熱した。 (3) 充分な加圧脱液後、粉末成形体を成形型1 より離型
し、外観チェックを行なった後、乾燥炉中で乾燥した。 (4) 乾燥処理した粉末成形体の粉末充填率測定、及び圧
裂強度測定を行った。その結果を表1に示す。 (5) さらに、乾燥処理した粉末成形体を900 ℃×2時間
の焼結条件下で焼結炉中で焼結させた。 (6) 焼結後、該焼結体について割れ発生の有無の確認を
行った。
【0018】
【表1】
【0019】表1の結果からも明らかなように、焼結用
金属微粉末の添加割合が増加するにつれて、成形体圧裂
強度及び粉末充填率が上昇している。焼結用金属微粉末
の添加割合が6 Wt%未満の試料No.1,No.2 のものにお
いては、焼結時に割れが発生しており、また、焼結用金
属微粉末の添加割合が12Wt%を越える試料No.6,No.7
のものは、成形時にバインダー気化消失にともなう内圧
による層状の割れ (ラミネーション) が発生する。
【0020】以上より、焼結用金属粉末として粒度分布
が粒径50μm 以下の粉末が2%以下の粗粉末に粒径0.5
〜20μm の焼結用金属微粉末を6 〜12Wt%添加する事
によって成形時の層状の割れもなく、焼結時の割れを防
止することが可能であることが確かめられた。
【0021】
【発明の効果】本発明は、焼結用金属粉末と有機バイン
ダーと水又は有機溶剤とが混合されたスラリーを成形型
に注入加圧し、スラリー中の液分を脱液すると共に加圧
時に同時に気化消失させて粉末同士を接触させると共に
バインダーを介して固形化した粉末成形体を得、該粉末
成形体を焼結した後、焼結体の空孔部に金属溶湯を溶浸
させる方法において、前記焼結用金属粉末に粒径50μm
以下の粉末が2%以下となるような粒度分布を持つ金属
粗粉末に、粒径が0.5 〜20μm の焼結用金属微粉末を6
〜12Wt%添加した混合粉を使用することにより、成形
体密度を上昇させ、同時にバインダーの介する粉末接点
数も増加させる。従って、成形体の強度は向上し、成形
時のミクロ・内部クラックを減少させ、焼結時のクラッ
ク伸展を防止する事ができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】金属粉末成形体を形成するための成形型の断面
図である。
【図2】金属粉末成形体の製造工程と更に該成形体から
金型を製造するまでの工程図である。
【符号の説明】
1 成形型 3 スリット 5 反転モデル 7 スラリー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼結用金属粉末と有機バインダーと水又
    は有機溶剤とが混合されたスラリーを成形型に注入加圧
    し、スラリー中の液分を脱液すると共に加圧時に同時に
    気化消失させて粉末同士を接触させると共にバインダー
    を介して固形化した粉末成形体を得、該粉末成形体を焼
    結した後、焼結体の空孔部に金属溶湯を溶浸させる方法
    において、 前記焼結用金属粉末に粒径50μm 以下の粉末が2%以下
    となるような粒度分布を持つ金属粗粉末に、粒径が0.5
    〜20μm の焼結用金属微粉末を6 〜12Wt%添加した混
    合粉を使用することを特徴とする粉末成形体の製造方
    法。
JP18387492A 1992-07-10 1992-07-10 粉末成形体の製造方法 Pending JPH0625708A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6386983B1 (en) 1995-12-26 2002-05-14 Ntn Corporation Constant velocity joint having eight torque transmitting balls

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6386983B1 (en) 1995-12-26 2002-05-14 Ntn Corporation Constant velocity joint having eight torque transmitting balls

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